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射電望遠鏡中的“巨無霸”(科技大觀)

發佈時間:2012年01月22日 03:08 | 進入復興論壇 | 來源:人民網-人民日報 | 手機看視頻


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  人類有史以來最大的天文學項目“平方公里級射電望遠鏡陣列”(SKA)正在籌建中,包括中國在內的20個國家、70多個機構的天文學家和工程師為此而忙碌著。下個月,關於SKA最終落戶南非還是澳大利亞或新西蘭這一懸念將徹底揭曉,這一未來“巨無霸”射電望遠鏡的命運備受矚目。

  約400年前,意大利科學家伽利略第一次將望遠鏡對準太空,觀測到凹凸不平的月球表面並親手繪製了第一幅月面圖。人類用望遠鏡探索太空的序幕由此揭開。早期階段,人們對於太空的研究主要依靠光學設備,直到1932年,美國貝爾實驗室工程師卡爾 揚斯基偶然發現了來自銀河系中心的電波,從此為人們打開了另一扇觀測天體的窗口,射電望遠鏡應運而生。

  射電望遠鏡由天線和接收系統兩大部分組成,通過探測來自宇宙的射頻信號,提供給人們一種與光學望遠鏡截然不同的視角,揭示那些可能被宇宙塵埃隱藏的區域。巨大的天線是其最顯著的標誌,天線的種類很多,其中最常見的是拋物面天線。這些天線可被看做是射電望遠鏡的眼睛,將微弱的宇宙無線電信號收集起來,然後通過一根特製的管子(波導)把收集到的信號傳送到接收機中放大。接收系統將信號放大後,從噪音中分離出有用的信號,並傳給後端的計算機記錄下來。

  作為世界上最大的射電望遠鏡,SKA將利用3000至4000個直徑為15米的碟形天線組成,啟動後將在太空形成覆蓋面積約1平方公里的信息採集區陣列。其靈敏度將超出其他望遠鏡50倍,巡天速度將超出1萬倍,而目標成本將達15億歐元。根據項目組規劃,SKA將於2016年開始初步建設,預計于2024年全面投入使用。屆時,SKA收集的數據將由分散在世界各地的分析中心進行處理。

  星系是如何演化的?宇宙中究竟有沒有外星人存在?第一代恒星是怎樣形成的?是什麼催生出宇宙中的巨大磁場?是否存在暗物質、暗能量?這些困擾人類數百年之久的關於宇宙本質的未解之謎,將有望通過SKA項目獲得答案。

  通過測繪宇宙氫分佈,SKA可以探查宇宙大爆炸後的宇宙膨脹,並協助確認暗能量的本質。通過創建三維的宇宙磁體測繪圖,它還可被用來了解宇宙磁場是如何穩定星系、影響恒星和行星的構成、規範太陽和恒星的活動。SKA亦能觀測到那些非常微弱的外星信號,並將探索宇宙中的複雜分子和生命的基本組成。

  “SKA項目最終能探索出多少太空的奧妙,將超乎我們所有人的想象。”澳大利亞聯邦科工組織SKA項目主任布賴恩 博伊爾表示,“SKA將為我們對宇宙的認識與理解帶來革命性改變。”中國SKA項目專家彭勃説,SKA不僅將在科學上提供重大發現機遇,還將成為地球上的巨型科學景觀,激發公眾對這一重大天文設施的興趣與尋秘之心。

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